教科版选修35 第四章 波粒二象性 章末整合 学案.doc

章末整合 一、量子论与光子说1量子论：德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量eh.2光子说：爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即eh其中h为普朗克常量，h6.631034 js.【例1】(多选)下列对光子的认识，正确的是()a“光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”b“光子说”中的光子就是光电效应的光电子c在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子d光子的能量跟光的频率成正比答案cd解析根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故a、b选项错误，c选项正确；由h知，光子能量与其频率成正比，故d选项正确【例2】已知：功率为100 w的灯泡消耗的电能的5 %转化为所发出的可见光的能量，光速c3.0108 m/s，普朗克常量h6.631034 js，假定所发出的可见光的波长都是560 nm，计算灯泡每秒内发出的光子数答案1.41019个解析一波长为的光子能量为e，设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为p，则n，式中k5 %是灯泡的发光效率联立两式得n，代入题给数据得n1.41019(个)二、光电效应的规律和光电效应方程1光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限(截止)频率，入射光频率必须大于极限频率才会产生光电效应(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大(3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比(4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109 s.2爱因斯坦光电效应方程ekha.a表示金属的逸出功，c表示金属的极限频率，则ahc.【例3】用波长为2.0107 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.71019 j由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h6.631034 js，光速c3.0108 m/s，结果取两位有效数字)()a5.51014 hz b7.91014 hzc9.81014 hz d1.21015 hz答案b解析由爱因斯坦光电效应方程得heka，而金属的逸出功ahc，由以上两式得，钨的极限频率为：c7.91014 hz，b项正确针对训练已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 hz和5.441014 hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()a波长 b频率c能量 d动量答案a解析由爱因斯坦光电效应方程hamv，又由ah0，可得光电子的最大初动能mvhh0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，b、c、d错；又由c可知光电子频率较小时，波长较大，a对三、用图像表示光电效应的规律1ek图像根据爱因斯坦光电效应方程ekha，光电子的最大初动能ek是入射光频率的一次函数，图像如图1所示其横轴截距为金属的极限频率c，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量h.图12iu图像光电流强度i随光电管两极间电压u的变化图像如图2所示，图中im为饱和光电流，uc为遏止电压利用meveuc可得光电子的最大初动能图2【例4】(1)研究光电效应的电路如图3所示用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极k)，钠极板发射出的光电子被阳极a吸收，在电路中形成光电流下列光电流i与a、k之间的电压uak的关系图像中，正确的是()图3(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_.答案(1)c(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)解析(1)同一金属的逸出功一定，对于同一频率的光，由eucmvha知，遏止电压相等，遏止电压与光的强度无关；光越强，光电流越大，所以c项正确四、光的波粒二象性、物质波1光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为2电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性3任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳，都有一种波和它对应，波长(物质波的波长).物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的【例5】(多选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是()a一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多b肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的c质量为103 kg、速度为102 m/s的小球，其德布罗意波长约为1023 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹d人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同答案bd解析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，a不正确；白光